中国石化固井技术进展及发展方向

近年来,中国石化持续加大了深层超深层油气、页岩气和致密油气的勘探开发,为满足油气勘探开发需求,研制开发了自愈合、纳米液硅、温度广谱性等高性能新型油井水泥外加剂,开发了具有自身特色的抗高温、高密度和低密度（两高一低）以及弹塑性水泥浆,形成了超深井高温高压固井技术、页岩油气固井技术以及超长封固段大温差固井配套技术,基本满足了复杂地质条件下的 固井技术需求,推动了中国石化油气勘探开发进程。成功开发了系列高性能尾管悬挂器、分级注水泥等系列化固井工具、新型自动化控制的水泥车和一体化注氮泡沫水泥浆系统等固井装备、具有自主知识产权的固井优化设计软件,提高了我国固井技术水平和核心竞争力。展望未来,中国石化固井技术发展要坚持以需求为导向,重点发展复杂深井超深井固井技术、低渗透与页岩油气固井技术、老油田调整井复杂压力体系固井技术,更好地服务于复杂油气藏高效勘探开发。同时,加强跨界融合,研发新型多功能、广谱化、智能化、一体化新型固井材料以及大功率、自动化、智能化、设计监控一体化固井设备是未来固井技术发展的方向。      

火烧山油田调整井固井过程中的油层保护技术

本文针对火烧山油田的特点及固井难点，在做了大量实验的基础上提出了一系列保护油气层的固井技术措施，并获得了良好的效果。     

BXF-200L抗盐水泥浆在雁木西油田盐膏层固井中的应用

雁木西油田地层含多段盐膏层,给固井带来诸多难题,为此吐哈油田开发出了BXF-200L抗盐水泥浆体系.该体系具有低滤失、抗盐性好、稠化和凝结时间短、稠化时间可调节范围大、与早强剂等外加剂配伍性好、流变性好、易达到紊流顶替、浆体稳定和强度高等特点.现场应用证明,该水泥浆体系既保证了盐膏层固井的施工安全,又提高了固井质量,特别是解决了第二界面的固井质量问题,为该油田的持续改造奠定了良好的基础.     

低密度高强度固井水泥浆的研究与应用

河南油田下二门区块属断块油田,具有较好的储量。主要地质特征是：产层裂缝较为发育、油藏丰富;地层孔隙喉度大、地层破裂压力低、漏失层多;气层较发育,地层压力高。这些特征增加了固井施工难度,造成该地区固井质量一次合格率偏低。低密度高强度水泥浆体系就是针对普通低密度水泥浆无法满足开发要求等技术难点而进行开发的新型低密度水泥浆体系。经过现场施工应用,固井质量提高了48％,一次合格率达99％。     

低压易漏长封固段固井技术在吐哈油田的应用

随着油田勘探开发不断深入，探井钻井已逐步向深层迈进，一些特殊要求的开发井(如混相注入井、采气井、调整井)正逐年增多，一次性封固2000—3700m的长封固段固井技术正在成为吐哈油田勘探开发的热点技术。突出的技术难点主要表现为“地层承压能力低、封固段长、注入量大、作业时间长、施工压力高”。以前解决这类技术问题，主要依靠双级或多级注水泥，但该技术施工时间长、费用高、风险大，固井成功率相对较低，很难满足油田勘探开发的需要。针对油田勘探开发的特殊要求，研究开发了泡沫低密度水泥固井技术、MTC技术、高强低密固井技术，并取得了良好的技术经济效益。     

吐哈油田盐膏层固井技术研究

分析了吐哈油田盐膏层固井对水泥浆体系和性能的要求,通过室内实验,优选出适合盐膏层固井的水泥浆,并制定出提高固井质量的工艺措施。     

吐鲁番油田丛式井固井水泥浆技术的应用

吐哈油田是近几年崛起的新型油田，虽然钻了几十口定向井，但固井质量却很不理想，合格率仅为８５％。原因是没有解决弯曲井段环形空间的高边水带和窜槽问题，水泥石强度低，顶替效果不高。通过室内实验优选了固井水泥、外加剂和水泥浆体系，确定了合理的水泥浆配方。通过胜南２－１井、胜南２－２井现场应用，固井质量全部优质。     

低渗透油田开发后期调整井固井技术

油田开发后期调整井固井是当今油田的一大难题，河南稀油油田进入以厚油层层内细分挖潜为主的控水稳油阶段，对固井质量提出了很高的要求，而低渗透油田区块固井更有其独特性，进上步加大了固井难度。河南油田经过一系列的攻关，通过采取加强停注停采工作，改善水泥浆性能，提高顶替效率，采用多凝膨胀水泥浆体系，采作屏蔽暂堵技术等措施，找到卫条较为适合目前低渗透油田的一套固井工艺技术，取得了较为满意的效果。     

中国石油固井面临的挑战及攻关方向

随着中国石油（CNPC）油气勘探开发工作的不断深入,油气勘探开发的对象日益复杂,固井质量要求越来越高,固井面临更加严峻的挑战。在分析中国石油固井面临形势的基础上,总结了近年来中国石油在固井工艺、外加剂及水泥浆体系、固井工具及附件、固井装备和基础理论研究等方面的主要进展,分析了深井超深井及复杂地层固井、复杂天然气井及酸性气藏固井、致密油气及页岩气固井、枯竭气藏储气库固井、海外复杂区块固井、海洋低温深水固井等6个方面面临的挑战,提出了要保证油气井长期有效封隔的关键技术,建议今后在基础研究、功能性水泥浆体系开发、配套工艺技术、功能性固井工具及装备研制等方面开展研究工作,对固井技术攻关具有一定的指导作用。      

G33S型抗盐水泥浆固井技术在吐哈盐(膏)层的应用

吐哈油田西部的雁木西、神泉、葡北等区块的第三系的N₁t、Esh地层含有大段的盐膏层,钻井液滤液的总矿化度分别高达280000ppm、80000ppm、45000 ppm。固井注替过程中钻井液混在水泥浆中,致使水泥浆结构力瞬间增大,易导致固井泵压过高,甚至造成"灌香肠"的恶性事故;而顶替到位的水泥浆与虚泥饼接触,水泥浆长期不凝固。2007年7月开始,为了提高盐膏层固井质量、降低盐膏层固井成本,研究开发了以固体抗盐降失水剂G33S为主的新型抗盐水泥浆体系。截至到2009年,吐哈油田G33S型抗盐水泥浆固井23井次,固井合格率提高到了100%,达到了预期效果,同时固井费用大大降低,得到了甲方的好评。     

综合固井技术在胜利油田探井中的应用

随着胜利油田勘探开发的不断深入,原有的地层压力层系已破坏;另一方面由于勘探开发的需要,井越来越深。高压探井、长封固段探井及高难度探井不断增加,地下情况越来越复杂,影响探井固井质量的因素越来越多,但对探井固井质量的要求却日趋严格。针对胜利油田探井作业的实际情况,从井径扩大率、油气上窜速度、探井比例、封固段长度和扶正器数量等方面分析了影响探井固井质量的主要因素,兼顾固井工艺及水泥浆技术研究出一套适应胜利油田实际情况的固井工艺,并在实践中得到了应用。     

苏桥地区保护油气层固井水泥浆技术

苏桥地区是华北油田近年勘探开发的主力区块，目的层埋藏深，地层压力变化大，并伴有煤层，该地区潜山气井或含气油井固井时的人和固井后的气窜问题，严重地伤害了油气层，影响了勘探开发进程。结合本地区情况复杂，井底温度高的特点，通过对减轻材料的优选，外加剂间配伍性的研究和防气窜机理分析，提出使用保护油气层的两凝水泥浆体系固井，其中优选的低密度水泥浆体系变性好，失水量低，稠化时间合理，过渡时间短，水泥石抗压强度高，现场应用表明，该水泥浆体系既减少了固井过程中的漏失，提高了固井质量，又有效地保护了油气层。     

泡沫水泥浆固井技术在吐哈油田的研究与应用

新型泡沫水泥浆的泡沫细小均匀，结构稳定，具有密度低、渗透率低、强度高、导热低的特点。吐哈油田的现场试验表明，泡沫水泥浆对于解决吐哈油田低压易漏层、气层和盐层等复杂地层的固井问题，将是极其有效的方法之一。     

胜利油田深探井固井技术难点与对策

针对胜利油田深探井固井面临地层压力层系多、井壁稳定性差、高温、高压等复杂地质条件,固井施工工艺复杂,压稳、防漏难度大,固井工具可靠性差,导致固井质量合格率偏低等问题,通过系统分析固井技术难点及其主要影响因素,研究了配套的深探井固井工艺技术。针对深探井高温、高压条件下进行固井施工时防窜、防漏等的需要,研制了高温水泥浆、晶格膨胀水泥浆、低密度高强度水泥浆、防窜抗渗水泥浆等4种水泥浆体系;通过压稳设计分析、钻井液性能调整、前置液优选、高压井防窜、固井工具优选等,研究了具有针对性的固井技术措施。2012年,该深探井固井工艺技术在胜利油田61口井进行了现场应用,结果表明,固井质量得到明显提高,其中第二界面固井质量合格率由之前的40%~50%提高到82%。实践证明,综合配套的深探井固井工艺技术能够满足该油田深探井固井施工需要。      

动态振动固井技术研究及现场试验

动态振动固井技术可以通过振动使水泥充分水化,加快水与固相颗粒间的相对运动,减小或消除水泥浆的静切力,提高顶替效率,补偿环空水泥浆在凝固过程的静液柱压力损失,阻止地层流体窜入,从而达到提高固井质量的目的。由于吐哈油田的雁木西区块经过多年注水开发,地层压力系统变的越来越复杂,形成了多套压力体系,且层间压差大、隔层薄,候凝过程中地层流体的扰动严重影响水泥浆正常凝固,降低了目的层段水泥胶结质量,导致固井合格率较低,优质率则更低。为此,在该区块的雁6-66井进行了动态振动固井技术试验,结果表明,与未应用动态固井技术的邻井相比,固井质量有显著提高,目的层段固井质量综合评价为优质。      

R90抗盐水泥浆外加剂研究

介绍了配制饱和盐水水泥浆时盐对国产G级水泥浆性能的影响,包括水泥浆稠化时间、水泥石强度(早期强度和高温强度)、水泥-盐岩界面胶结状态及水泥石膨胀等。根据中原油田深井、高压、低渗透油藏、环空间隙小、盐层等特点研制了R90抗盐水泥浆外加剂,它包括3个主要组分:R906降滤失剂、R904分散剂和R909缓凝剂。室内模拟实验表明,使用加有R90抗盐外加剂的饱和盐水水泥浆固井,基本能满足封固盐岩层的技术指标。R90饱和盐水水泥浆在中原油田4口井进行了现场实验,固井成功率为100％。     

西部地区复杂深井固井技术

西部地区深井固井难题主要包括盐膏层固井、高压防气窜固井，长封固段固井和小间隙固井，在详细分析上述主要固井问题的基础上，提出了针对性的固井工艺措施，并指出应针对不同地质条件选用不同的综合性能良好的水泥浆及隔离液体系：对于盐膏层固井，应选用高早强抗盐水泥浆体系；对于高压气层固井，应选用防气窜水泥体系；对于长封固段固井，应选用优质高强低密度水泥体系；对于小间隙固井，应选用抗高温MS-R前置液体系。以T914井盐膏层固井、DLK3井高压气层固井以及永1井小间隙固井为例，介绍了深井固井配套技术在西部地区的应用情况。     

多压力层系下固井液密度确定方法的研究

室内利用模拟试验装置进行了环空压差和层间压差与固井质量的关系的试验研究。结合现场调查和统计规律,建立了环空压差和层间压差与固井质量的关系图版。提出了高压层固井环空压差大于1MPa和低压层固井环空压差小于9MPa的情况下,用A级水泥原浆固井能够保证固井质量。建立了调整井小层孔隙流体压力的计算及调整方法,地层压力调整的临界系数为1.55,从而优化了固井液(包括循环钻井液、隔离液和水泥浆)密度设计,使其更加合理,在大庆油田调整井中得到广泛应用,有效地提高了调整井的固井质量。     

吐哈油田葡北3-12井超长封固段固井技术

葡北3-12注气井位于吐哈盆地葡北构造带中断葡北1号构造．井深为3610m。针对该区块地层承压能力低，易漏失，油气水窜严重，常规固井方法无法满足固井要求的问题，该井采用三段三凝制、常规水泥浆和泡沫水泥浆体系固井，并采用重钻井液顶替技术．降低施工压力。该技术能保证固井候凝过程中井底压力平衡，施工安全。现场应用表明，采用常规水泥浆和泡沫水泥浆固井技术．提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量，解决了水泥返高不足的问题；并通过一次常规固井工艺实现了全井封固，简化了施工工艺，节约了成本，经济效益和社会效益十分显著。该井封固优质段累计达2600m，优质率达85％，固井结果良好。